新疆烏蘇某飲水安全工程輔助設(shè)備設(shè)計(jì)分析

李　賓

(新疆烏蘇市農(nóng)村飲水安全工程管理站，新疆 烏蘇 833000)

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新疆烏蘇某飲水安全工程輔助設(shè)備設(shè)計(jì)分析

李賓

(新疆烏蘇市農(nóng)村飲水安全工程管理站，新疆 烏蘇 833000)

飲水安全工程直接影響到居民的生命健康，是最基本的社會(huì)保障工程之一。隨著科技的發(fā)展，目前很多輔助設(shè)備已被成功用于水質(zhì)保障工作中。以烏蘇市某飲水安全工程建設(shè)為實(shí)例，介紹了包括水質(zhì)凈化設(shè)備、自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)備等設(shè)計(jì)工作情況，為以后類似的飲水安全工程建設(shè)提供了一定的可參考經(jīng)驗(yàn)。

烏蘇市；飲水安全；輔助設(shè)備；設(shè)計(jì)；分析

雖然我國新疆自治區(qū)水資源擁有量很大，但是大部分以河流及冰川形式存在，地下水資源量很少，且分布極度不均，且區(qū)內(nèi)農(nóng)村飲水安全問題突出。根據(jù)調(diào)查顯示：通過對全區(qū)182個(gè)農(nóng)村水源地進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率僅為79.5%左右，主要超標(biāo)項(xiàng)目為硫酸鹽、氯化物和氟化物等。此外，區(qū)內(nèi)水質(zhì)檢測機(jī)構(gòu)僅有不到10家，且檢測技術(shù)和能力薄弱。低質(zhì)量的飲用水直接影響了當(dāng)?shù)鼐用竦纳硇慕】?，目前已成為阻礙當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的一大障礙。

1　項(xiàng)目概況

烏蘇市位于新疆準(zhǔn)噶爾盆地西南邊緣，本文所描述的項(xiàng)目工程是為解決烏蘇市境內(nèi)26個(gè)村的飲水安全問題，共計(jì)包括1.28萬人和8.9萬頭(只)牲畜。本項(xiàng)目主要包括水廠工程、輸配水管網(wǎng)工程和自動(dòng)化監(jiān)控工程等。本文主要對水廠工程中的清水池及凈水設(shè)備和自動(dòng)化監(jiān)控工程等輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)情況進(jìn)行詳細(xì)分析。

2　相關(guān)輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)分析

2.1清水池的設(shè)計(jì)分析

清水池的主要作用是調(diào)節(jié)水廠的均勻供水和滿足用戶的不均勻用水，平衡這兩者之間的差額。此外，清水池還能延長水體與氯的接觸時(shí)間，增加殺菌效果。而清水池的各項(xiàng)參數(shù)需根據(jù)實(shí)際使用需求進(jìn)行設(shè)計(jì)確定[1]。經(jīng)計(jì)算，本項(xiàng)目區(qū)用水量約為2 999.52 m3/d，設(shè)計(jì)在主管道處新建一座清水池，其有效容積按照(1)計(jì)算，得出其有效容積WC=750 m3，最終設(shè)計(jì)值確定為1 000 m3。參照國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)96S833《矩形鋼件混凝土清水池》標(biāo)準(zhǔn)圖集，設(shè)計(jì)池頂復(fù)土高度為1 m，清水池底寬15.9 m，長15.9 m，高4 m。

WC=W1+W2+W3

(1)

式中：Wc為清水池有效容積；W1為調(diào)節(jié)容積(m3)，按最高日用水量的20%計(jì)算；W2為水廠自用水量(m3)；W3為安全貯量(m3)，按最高日用水量的5%計(jì)算。

2.2凈化設(shè)備設(shè)計(jì)分析

為了保證水質(zhì)安全，設(shè)計(jì)選用LJD型一體化全自動(dòng)凈水設(shè)備對該項(xiàng)目區(qū)的水質(zhì)進(jìn)行凈化作業(yè)。該型設(shè)備具有以下特點(diǎn)：(1)結(jié)構(gòu)緊湊一體化，管理方便、占地??；(2)工程基建量小、投產(chǎn)快、易組合配套；(3)凈水效率高，出水水質(zhì)好，造價(jià)低，制水成本低；(4)可間斷或連續(xù)運(yùn)行，性能穩(wěn)定、工作無噪聲；(5)自動(dòng)化運(yùn)行，水廠可以做到無人值守[2]。

LJD型高效凈水器由混合、絮凝、沉淀、污泥濃縮、過濾、濾池反沖等六個(gè)主要部分組成，其工藝流程圖見下圖1所示，即：原水投加混凝劑后經(jīng)管道混合器充分混合，通過凈水機(jī)內(nèi)格板反應(yīng)裝置把水中懸浮顆粒物凝結(jié)成大顆粒的絮狀物(俗稱礬花)，進(jìn)入高效斜管沉淀池充分沉淀后流入全自動(dòng)過濾池過濾，濾后水經(jīng)投加消毒液后進(jìn)入清水池。當(dāng)原水用提升泵或自流供水時(shí)，進(jìn)水閥與清水池液位進(jìn)行聯(lián)鎖控制，可以做到智能化控制，變成真正的“傻瓜型”小自來水廠。通過該設(shè)備處理后，確保確保水質(zhì)達(dá)到下表1的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

圖1　本項(xiàng)目凈水系統(tǒng)工藝流程圖

濁度(NTU)肉眼可見物鐵(mg/L)細(xì)菌總數(shù)(個(gè)/ml)大腸菌群(個(gè)/L)1無0.05100無

本項(xiàng)目的LJD型一體化全自動(dòng)凈水設(shè)備采用了模塊化設(shè)計(jì)，提升泵或進(jìn)水閥與清水池液位實(shí)行聯(lián)鎖控制，可以做到智能化控制，其凈水能力可達(dá)200 m3/h。設(shè)備中過濾材料選用輕質(zhì)懸浮式濾料EPS發(fā)泡濾珠(具有質(zhì)輕、吸附能力強(qiáng)、不易變形、使用壽命長、無毒副作用等優(yōu)點(diǎn)，其粒徑為1.5～2.0 mm，堆積密度80～100 kg/m3)。而傳統(tǒng)的石英砂過濾器由于濾料的局限性不適合濁度高、濁度變化較大的地表水，濾料易板結(jié)，產(chǎn)水量小，導(dǎo)致設(shè)備無法正常使用[3]。

該設(shè)備設(shè)有格板反應(yīng)絮凝區(qū)、高效斜管沉淀區(qū)和全自動(dòng)過濾區(qū)，采用絮凝沉淀+過濾二單元組合式設(shè)計(jì)，再配以清水池液位控制系統(tǒng)，使設(shè)備進(jìn)出水、排污、反沖洗自動(dòng)運(yùn)行，組成一個(gè)科學(xué)的、先進(jìn)的水處理工藝。

2.3自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

隨著現(xiàn)代化通信技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，“數(shù)字水利”的時(shí)代已經(jīng)到來。采用數(shù)字視頻處理技術(shù)、光纖通信技術(shù)等先進(jìn)通信技術(shù)的圖像監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)觀測泵房、水廠的各種變化及電機(jī)、水泵的運(yùn)行情況，為水廠管理人員提供直觀的圖像信息，從而大大減少管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度[4]。

該飲水安全工程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)將建成一個(gè)以計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、通信、智能、自控等技術(shù)為基礎(chǔ)，能夠遠(yuǎn)程、及時(shí)、連續(xù)、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對飲水過程中各監(jiān)測監(jiān)控站點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、傳輸、控制、處理和分析，并根據(jù)獲得的實(shí)時(shí)水位、流量、水質(zhì)等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)合理的分析與決策，其主要包括以下幾個(gè)子系統(tǒng)：

(1)建設(shè)通信子系統(tǒng)

在本工程水廠與水源取水口之間建設(shè)專用無線視頻傳輸系統(tǒng)，用于對水源取水口的電動(dòng)閘閥進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并將控制信息傳輸?shù)奖鞠到y(tǒng)的中心站；水廠蓄水池的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)通過遠(yuǎn)程控制的將數(shù)據(jù)進(jìn)入中心站，水廠進(jìn)水口和供水管道主要分水處的流量監(jiān)測系統(tǒng)通過數(shù)傳電臺方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行恼尽?/p>

(2)建設(shè)中心站網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)

中心站在水廠中央控制室，是本系統(tǒng)的具體運(yùn)行管理機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)水廠自身的業(yè)務(wù)管理和接收并處理各監(jiān)測監(jiān)控站點(diǎn)的所有的監(jiān)測、監(jiān)控信息。在此能夠集成匯總監(jiān)測監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)中心，同時(shí)預(yù)留有與市農(nóng)村供水總站、市水利局?jǐn)?shù)據(jù)信息共享與交換接口，并為農(nóng)村安全飲水工程提供服務(wù)[5]。

(3)建設(shè)水質(zhì)監(jiān)測子系統(tǒng)

在水廠蓄水池上安裝水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，主要監(jiān)測指標(biāo)為濁度分析，用于對供水水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測，確保水質(zhì)安全供應(yīng)。

(4)建設(shè)流量監(jiān)測子系統(tǒng)

在各水廠的進(jìn)水口和輸水管道的主要分水處安裝流量計(jì)，用于對各水廠的供水量進(jìn)行準(zhǔn)確與實(shí)時(shí)的計(jì)量。通過流量的分析對整個(gè)輸水管道進(jìn)行管道狀態(tài)監(jiān)視，為及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)各供水管道是否運(yùn)行正常、是否有泄漏、是否有爆管，以及定位泄漏點(diǎn)，快速處理供水管線突發(fā)性的管道過壓和地下泄露事故提供依據(jù)。

(5)建設(shè)應(yīng)用管理系統(tǒng)軟件

根據(jù)本工程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際情況和業(yè)務(wù)應(yīng)用需要，開發(fā)應(yīng)用管理系統(tǒng)軟件一套，主要包括數(shù)據(jù)接收、水源取水口閘閥控制、水質(zhì)和流量監(jiān)控等[6]。

3　結(jié)語

通過科學(xué)合理設(shè)計(jì)和提高相關(guān)輔助系統(tǒng)的技術(shù)水平，該飲水安全系統(tǒng)的可靠性及自動(dòng)化程度大大提高，水質(zhì)也達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求，使該區(qū)群眾的日常用水有了保障。本文主要針對清水池、凈化設(shè)備、自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)備設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析介紹，有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，較為符合因地制宜原則，達(dá)到了較好的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。

[1]陳廣華.朝陽縣尚志鄉(xiāng)范杖子村飲水安全工程設(shè)計(jì)分析[J].黑龍江水利科技.2014，(02)：28-32.

[2]張琴.寧夏農(nóng)村飲水安全水質(zhì)凈化工藝選擇及技術(shù)研究[D].寧夏大學(xué).2014，(05).

[3]孫長貴，艾陽泉，魏新平.農(nóng)村小集中和分散供水的水處理技術(shù)與設(shè)備[J].中國農(nóng)村水利水電.2013，(02)；56-59.

[4]楊繼富，賈燕南，趙翠.農(nóng)村供水消毒面臨的主要問題及對策[J].中國水利.2014，(13)：21-24.

[5]唐振柱，鐘格梅，劉展華.2008年廣西農(nóng)村集中式飲水安全工程水質(zhì)衛(wèi)生監(jiān)測分析[J].環(huán)境與健康雜志.2009，(10)：37-40.

[6]王忠燁.農(nóng)村飲水安全工程規(guī)劃計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)之管材與水泵選擇[D].揚(yáng)州大學(xué).2009，(05).

2016-04-26

李賓(1976-)，男，河南社旗人，工程師，主要從事農(nóng)村飲水和渠道工程。

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